Nathalie Henrich Bernardoni mène des recherches sur la voix humaine sous toutes ses formes d'expression, en particulier le chant, et son usage à visée thérapeutique.

Entre autres travaux, elle dirige une thèse internationale art-sciences (James Platt, UK) sur la respiration dans le chant lyrique, ainsi qu'au niveau national (Annalisa Paroni) sur le Human Beatbox et son application à la rééducation des troubles orofaciaux myofonctionnels.